Un método para transmitir una señal sobre una red, que comprende las etapas de:

Un codificador que codifica (404) y una secuencia de cuadros de la señal en una secuencia de cuadros codificada que comprende cuadros clave y cuadros predichos, al menos algunos de los cuadros codificados tienen un código de tipo de cuadro que define tales cuadros para ser almacenados en cuadros para ser almacenados en caché cuadros que correspondan en el almacenamiento de caché de cuadros de referencia (406) en el codificador, que transmita (408) la secuencia de cuadros codificados sobre la red a un decodificador; Recibir, en el decodificador, la secuencia de cuadros codificados; Luego de recibir un cuadro codificado definido por ser un cuadro almacenado en cache, almacenar en caché (410) dicho cuadro codificado como un cuadro de referencia en el decodificador; En el decodificador que detecta la pérdida de paquetes en un cuadro subsecuente; Si se detecta la pérdida de paquetes, el decodificador envía una señal de detección de pérdida de paquetes al codificador; En respuesta a recibir la señal de detección de pérdida de paquete, generar un cuadro en el codificador utilizando un cuadro de referencia almacenado de caché en el codificador; El decodificador interpreta (412) el cuadro generado transmitido desde el codificador utilizando dicho cuadro de referencia almacenado en caché en el decodificador; El decodificador produce un cuadro no comprimido con base en dicha interpretación (412) del cuadro generado

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se relaciona de manera general con técnicas para codificar digitalmente, decodificar y procesar video, imágenes y otro contenido de medio digital. La presente invención se relaciona de manera particular con mejorar la recuperación de pérdida de paquetes mediante almacenamiento en caché de trama.

ANTECEDENTES

El video digital consume grandes cantidades de la capacidad de almacenamiento y transmisión. Una secuencia de video digital típico incluye 15 a 30 cuadros por segundo. Cada cuadro puede incluir 10 o cientos de miles de pixeles (también llamados pels). Cada píxel representa un pequeño elemento de la foto. En forma bruta, un computador comúnmente representa un píxel como un conjunto de tres muestras que totalizan 24 bits. Por ejemplo, un píxel puede comprender una muestra de iluminación de 8 bits, (también denominado una muestra luna) que define el componente de escala de grises del píxel y los dos valores de la muestra de prominencia de 8 bits (también llamados muestra croma) que define el componente del color del píxel. Así, el número de bits por segundo, o bitrato, de la secuencia de video digital bruta típica puede ser cinco millones de bits por segundo o más.

Muchas computadoras y redes de computadora les falta recursos para procesar video digital bruto. Por esta razón, los ingenieros utilizan la compresión (también denominada codificación) para reducir el bitrato del video digital. La compresión disminuye el costo de almacenamiento y transmisión de video al convertir el video en una forma de bitrato inferior. La descompresión (también denominada decodificación) reconstruye una versión del video original desde la forma comprimida. Un “códec” es un sistema decodificador/de codificador. La compresión puede ser sin pérdida, en la cual la calidad del video no sufre, pero la disminución en el bitrato se limita por la cantidad inherente de variabilidad (algunas veces denominada entropía) de los datos del video. O, la compresión puede tener pérdidas, en las cuales sufre la calidad del video, pero las disminuciones logrables en el bitrato son más dramáticas. La pérdida de compresión se utiliza a menudo en conjunto con las no pérdidas de compresión en un diseño de sistema en el cual la compresión pérdida establece una aproximación de la información y las técnicas de compresión sin pérdida se aplican para representar la aproximación.

En general, las técnicas de compresión de video, incluyen protección de “intrafotografía” y “interfotografía” donde una fotografía es, por ejemplo, un cuadro de video progresivamente explorado, un cuadro de video interenlazado que tiene líneas alternas para campos de video) o un campo de video interenlazado. Hablando de manera general, las secuencias de video contienen una cantidad significativa de redundancia dentro de un cuadro dado, y entre cuadros secuenciales. Por ejemplo, el ojo humano generalmente no nota ligeras diferencias en trasfondos de otras maneras similares en cuadros de video sucesivos. La compresión explota esas redundancias al mover una cierta porción del material redundante dentro de la corriente de bits que está siendo enviada, y luego agregarlas de regreso al extremo de recepción cuando la fotografía no está comprimida. Todas las redundancias comunes que son sustraídas por fuera de los cuadros de video son espaciales y temporales. Las redundancias espaciales ocurren entre pixeles vecinos dentro de un cuadro único. Los cuadros que son comprimidos utilizando redundancias espaciales, conocidas como intracuadros, o I-cuadros, contienen toda la información necesaria para reconstituir la imagen dentro del cuadro mismo – ellos están autocontenidos. Los cuadros que utilizan la redundancias temporales, tales como los P-cuadros y B-cuadros, requiere información de otros cuadros para ser decodificados, y se deben decodificar, utilizando información de los cuadros previos y/o Los cuadros B (cuadros predictivamente codificados bidireccionalmente) se codifican utilizando información de amos cuadros previos y subsecuentes I y P. La estimación de movimiento remueve la redundancia temporal en cuadros de video sucesivos (intercuadros) al codificar la única materia junto con una imagen predicha de movimiento creada desde una imagen previamente codificada conocida como un cuadro de referencia. Si se pierde el cuadro de referencia, entonces sus cuadros predictivos exitosos no se pueden descifrar los errores de transmisión se propagan a cuadros sucesivos.

Para los cuadros progresivos, las técnicas de compresión de intrafotografías comprime cuadros individuales (típicamente denominados cuadros, cuadros I o clave), y las técnicas de compresión de interfotografía comprime cuadros (típicamente denominada cuadros predichos Cuadros P, o cuadros B) con referencia a los cuadros precedentes y/o siguientes (típicamente denominados cuadros de referencia de de ancla). Los cuadros I (alto contenido) y los cuadros P (que generalmente se refieren a cuadros precedentes) pueden ser ellos mismos cuadros de referencia, mientras que los cuadros B, se refieren tanto a los cuadros precedentes como siguientes, nunca son utilizados típicamente como referencias en sí mismos.

Cuando los datos se descomprimen antes de que el video resultante se despliegue, un decodificador efectúa típicamente el inverso de las operaciones de compresión. Por ejemplo, un decodificador puede efectuar la decodificación de entropía, la cuantificación inversa, y la transformación inversa, mientras se descomprimen los datos. Cuando se utiliza la compensación de movimiento, el decodificador (y codificador) reconstruye un cuadro desde uno o más cuadros previamente reconstruidos (que so ahora utilizados como cuadros de referencia), y el cuadro recientemente reconstruido puede entonces ser utilizado como un cuadro de referencia para la compensación de movimiento para cuadros posteriores.

Los paquetes enviados a través de las redes son sometidos a pérdida – los paquetes se caen. Esta pérdida ocurre aleatoriamente y de manera impredecible. Adicionalmente, los datos de la corriente de compresión de video son altamente sensibles al retrazo; en la medida en que los paquetes necesitan ser reensamblados en el mismo orden que ellos fueron enviados. Demasiados paquetes retrazados dan origen a una señal con salto interrumpida. Los problemas de retrazo de transmisión también pueden ocurrir en el reenvío de un nuevo cuadro y; el nuevo cuadro es susceptible a todos los mismos problemas que corrompieron el cuadro de referencia perdido. Adicionalmente, en los esquemas de codificación perdidos, la compresión se diseña para cumplir con las tasas de bit blanco para almacenamiento y transmisión. La alta compresión se logra al disminuir la calidad de la imagen reconstituida. Por lo tanto, cualquier pérdida de esta originada por la caída de los paquetes retrazados puede degradar la imagen por debajo de una tasa aceptable.

La capacidad para manejar pérdida de paquetes es crucial para que el códec de video en tiempo real (RTC) efectúe bien en redes ruidosas –aquellas susceptibles a pérdidas. La mayoría de los códec de video existente copan con pérdidas de paquetes al solicitar un nuevo cuadro y cuando se pierde el cuadro y un cuadro de referencia. Otros utilizan codificación a base de sección que agregan a la sobrecarga de señalización. La Figura 1 ilustra la recuperación de pérdida de paquete tradicional al solicitar un nuevo cuadro I.

En este método de a técnica anterior, el cuadro I -104 es recibido del decodificador 102. Este luego es utilizado para interpretar – reconstruir un cuadro P dependiente subsecuente 106. El siguiente cuadro dependiente, cuadro P 108 es corrompido, como en la medida en que paquetes suficientes son recibidos por fuera del orden o perdidos. El cuadro P subsecuente 110 y cualquiera de los cuadros siguientes pueden ya no ser reconstruidos. En el nodo de destino (aquí representado mediante el decodificador 102) una solicitud de cuadro I es generada y enviada al nodo de fuente (aquí representado mediante el codificador 114). Cada cuadro P subsecuente o cada cuadro B no se puede reconstruir hasta que es recibido un nuevo cuadro I. Una vez que el nodo fuente 114 recibe la solicitud, este ensambla un nuevo cuadro I 112 y lo envía al nodo de destino 102 utilizando el canal de comunicaciones. Después de recibir un nuevo cuadro I 112 el canal de destino puede decodificar exitosamente los cuadros P subsecuentes. Sin embargo, esto da como resultado un retrazo 116 equivalente al tiempo necesario para enviar la solicitud...

1. Un método para transmitir una señal sobre una red, que comprende las etapas de: Un codificador que codifica (404) y una secuencia de cuadros de la señal en una secuencia de cuadros codificada que comprende cuadros clave y cuadros predichos, al menos algunos de los cuadros codificados tienen un código de tipo de cuadro que define tales cuadros para ser almacenados en cuadros para ser almacenados en caché cuadros que correspondan en el almacenamiento de caché de cuadros de referencia (406) en el codificador, que transmita (408) la secuencia de cuadros codificados sobre la red a un decodificador; Recibir, en el decodificador, la secuencia de cuadros codificados; Luego de recibir un cuadro codificado definido por ser un cuadro almacenado en cache, almacenar en caché (410) dicho cuadro codificado como un cuadro de referencia en el decodificador; En el decodificador que detecta la pérdida de paquetes en un cuadro subsecuente; Si se detecta la pérdida de paquetes, el decodificador envía una señal de detección de pérdida de paquetes al codificador; En respuesta a recibir la señal de detección de pérdida de paquete, generar un cuadro en el codificador utilizando un cuadro de referencia almacenado de caché en el codificador;

El decodificador interpreta (412) el cuadro generado transmitido desde el codificador utilizando dicho cuadro de referencia almacenado en caché en el decodificador; El decodificador produce un cuadro no comprimido con base en dicha interpretación

(412) del cuadro generado.

2. El método de la reivindicación 1, en donde el almacenamiento de caché (406, 410) del cuadro de referencia en el codificador y en el decodificador es para la recuperación de pérdida de paquete.

3. El método de la reivindicación 1, en donde el método además comprende almacenar en caché el cuadro de referencia en el codificador periódicamente.

4. El método de la reivindicación 3, en donde el periodo entre los almacenamientos en caché puede ser un intervalo de conjunto o puede ser un intervalo de variable.

5. El método de la reivindicación 1, en donde las copias del mismo cuadro de referencia son almacenadas en caché en el decodificador y en el codificador y el método además comprende almacenar en caché el cuadro de referencia en el codificador y en sincronización con el almacenamiento en caché del cuadro de referencia en el decodificador.

6. El método de la reivindicación 1, en donde la señal de detección de la pérdida de paquetes se envía a través de un canal de retroalimentación al codificador.

7. El método de la reivindicación 6, en donde la pérdida de paquetes tiene tiempo asociado con esta y en donde una inserción de marca temporal que representa el tiempo de pérdida de paquete envía al codificador.

8. El método de la reivindicación 6, en donde el codificador recibe una señal de detección de pérdida de paquete, y luego del recibo de la señal construye un siguiente cuadro utilizando un cuadro de referencia almacenado en caché en el codificador.

9. El método de la reivindicación 8, en donde el siguiente cuadro además comprende un encabezado de cuadro y en donde el siguiente cuadro es distintivamente nombrado en el encabezado de cuadro.

10. El método de la reivindicación 1, en donde el codificador envía un cuadro almacenado en caché al decodificador periódicamente.

11. El método de la reivindicación 1, en donde la señal es una señal de imagen, una señal de video, una señal de audio, o una señal de conferencia.

12. Unas instrucciones ejecutables por computadora que se almacena en un medio leíble por computadora para hacer que un sistema de computadora efectué el método de una de las reivindicaciones precedentes.

13. Un sistema de corriente de video dentro de una red de pérdida que comprende Un codificador (502A) para codificar una secuencia de cuadros en una secuencia de cuadros codificados que comprenden cuadros clave y cuadros predicho, almenos algunos de los cuadros codificados (506A) tienen un código de tipo de cuadro que definen tales cuadros para ser almacenados en caché que corresponden al cuadro de referencia almacenado en caché en el codificador (502A); Un caché de cuadro (504A) en el codificador (502A) en el cual almacenar una copia de un cuadro de referencia (506A); Un caché de cuadro (510A) en el decodificador (512A) en el cual almacenar una copia del cuadro de referencia (508A); El decodificador (512A) que es operable para recibir la secuencia de cuadros codificados y luego recibir un cuadro codificado (508A) definido por ser un cuadro almacenado en caché para almacenar en caché dicho cuadro codificado (508A) como un cuadro de referencia en el caché de cuadro (510A) en el decodificador (512A); El decodificador (512A) es operable para decodificar los cuadros claves recibidos desde el codificador (502A); El decodificador (512A) es operable para decodificar los cuadros predichos recibidos desde el codificador (502A) con referencia a sus cuadros claves respectivos; El decodificador (512A) es operable para detectar la pérdida de paquetes aunque recibiendo un cuadro; y luego de tal detección, operable para señalizar dicha pérdida de paquetes al codificador (502A) y recibir de regreso desde el codificador (502A) un cuadro generado (508C) codificado utilizando el cuadro de referencia (506A) almacenado en el caché de cuadro (504A) en el codificador (502A);

Un transmisor para transmitir los cuadros desde el codificador (502A) al decodificador (512A); y luego de recibir el cuadro generado (508C) desde el codificador (502A), el decodificador (512A) es operable para decodificar el cuadro generado transmitido desde el codificador (502A) que utiliza el cuadro de referencia (508A) almacenado en el caché de cuadro (510A) en el decodificador (512A), y para reconstruir un cuadro no comprimido (514C) con base en dicha decodificación del cuadro generado (508C).

14. El sistema de la reivindicación 13, en donde el cuadro además comprende un encabezado, y en donde el cuadro generado (508C) es distintivamente nombrado en el encabezado.

15. El sistema de la reivindicación 13, que comprende además un sincronizador que sincroniza el cuadro de referencia (506A) almacenado en el caché de cuadro (504A) en el codificador (502A) con el cuadro de referencia (508A) almacenado en el caché de cuadro (510A) en el decodificador (512A).

16. Un video procesador, que comprende; Medios (602) para codificar una secuencia de cuadro en una secuencia de cuadros codificada que comprende cuadros clave y cuadros predichos, al menos algunos de los cuadros codificados tienen un código de tipo de cuadro que define tales cuadros para ser cuadros almacenados en el caché que corresponden a un cuadro de referencia almacenado en caché en un codificador; Medios (604) para almacenar en caché un cuadro de referencia en el codificador; Medios (616) para transmitir los cuadros codificados desde el codificador a un decodificador; Medios para recibir la secuencia de los cuadros codificados; Medios (608) para decodificar los cuadros claves recibidos y decodificar los cuadros predichos con referencia a los cuadros claves respectivos en el decodificador; Medios (610) para almacenar en caché una estructura codificada definida para ser un cuadro almacenado en caché como un cuadro de referencia en el decodificador luego de recibir dicho cuadro codificado; Medios (614) para sincronizar el cuadro de referencia almacenado en caché en el codificador en el cuadro de referencia almacenado en caché en el decodificador; Medios para detectar la pérdida de paquete en un cuadro subsecuente, y luego de tal superdetección, el decodificador que es operable para señalizar dicha pérdida de paquetes al codificador; Medios para utilizar el cuadro de referencia almacenado en caché en el codificador para generar un cuadro cuando la pérdida de paquete se detecta;

Si el cuadro subsecuente se pierde medios interpretar el cuadro generado en el decodificador utilizan el cuadro de referencia almacenado en caché en el decodificador y reconstruyen un cuadro no comprimido con base en dicha interpretación del cuadro generado.